钉形双向水泥土搅拌桩施工工艺探究

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1、钉形双向水泥土搅拌桩施工工艺探究　　摘要：大直径钉形双向水泥土搅拌桩是一种新的地基处理方法。它针对传统水泥土搅拌桩存在的诸多弊端进行了相应的改进,具有良好的处理效果。简要介绍大直径钉形双向水泥土搅拌桩实际应用情况,并通过实例对其施工机械和施工工艺进行说明;通过试验检测数据和相关分析,分别从施工工艺、承载力、沉降变形及经济效益等方面,说明其优越性。关键词：双向水泥土搅拌桩对比分析中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：一、双向水泥搅拌桩软基处理工艺该技术将水泥土搅拌桩成桩机械的钻杆改进为同心双轴钻杆。内钻杆上安装正向旋转叶片并设置喷浆口；外钻杆上安装反向旋转叶片，通过外杆上叶片反向

2、旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土，阻断水泥浆上冒途径，保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀，确保成桩质量。二、双向水泥搅拌桩施工工艺方法8对于双向水泥搅拌桩施工而言，其通过同轴双向转动的转杆以及可自动伸缩的叶片，沿深度方向将软土与固化剂（水泥浆，可掺入一定量的外加剂）就地进行强制搅拌，使土体与固化剂发生物理化学反应，形成具有一定整体性和一定强度的水泥土复合地基。其主要的施工步骤分为：（1）平整场地、定位放线。搅拌机就位：起重机悬吊搅拌机到指定桩位并对中：（2）切土下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体喷射水泥浆，两组叶片同时正反向旋转切

3、割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到设计深度，桩端应就地持续喷浆搅拌10秒以上；（3）提升搅拌：关闭送浆泵，搅拌机提升，两组叶片同时正方向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm。下图1为向水泥搅拌桩施工流程示意图：图1：水泥搅拌桩施工流程示意图三、几种常见的地基处理技术分析注：表中造价一栏是指在同等条件下的比较。（一）常规水泥土搅拌桩存在的问题（1）水泥土在垂直方向和水平方向都难以搅拌均匀；8（2）在土压力、孔隙水压力、喷浆压力的相互作用下，水泥浆沿钻杆上行，普遍存在地面冒浆现象，影响水泥浆掺入量；（3）桩土共同作用难以协调，需在桩顶部设置垫层或土工织物加筋层；（4）桩间距

4、较小，造价较高。（二）钉型双向水泥搅拌桩施工工艺优点分析（1）利用常规设备加工改进，易于推广；（2）扩大头部分与桩一次施工完成，操作方便；（3）在路基上覆荷载的作用下，充分利用土拱作用，扩大头部分确保桩体和桩周土协调变形，达到更佳的复合地基效果；（4）充分利用土中应力传递规律，加强土体上部复合地基强度；（5）搅拌桩类似钉子形状，上部扩大头起到类似承台的作用，可以降低对上部褥垫层的要求；（6）扩大头作用以及环形对称边载效应，可成倍增大桩间距，同时褥垫层的造价也大幅下降，大大节省工程造价。四、钉形水泥土双向搅拌桩的设计（一）适用范围分析适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土、软粘性土及无流动地下

5、水的松散砂土等地基；对于Ip≥25的粘性土应通过现场试验确定其适用性；对于含水量小于25%的粘性土，N63.5≥15的砂性土及处理深度超过35m的，施工难度较大。8（二）钉形水泥土双向搅拌桩的材料主要有木质素磺酸钙、石膏、三乙醇胺等。应通过试验确定选用的外加剂种类和掺量。不同的外加剂对水泥土有着不同的影响，一般来说，添加剂按照所起的作用分为以下几种类型：（1）增加桩体强度：如粒径不大于0.25mm的粉细砂、粉煤灰（二级干粉以上）、石膏等。（2）不增加桩体强度：如高糖木质素磺酸盐、氯化锌、硼酸盐、各种磷酸盐等可以延缓水泥土凝结时间而对后期强度无明显影响。（3）对于腐蚀性土层等特殊性质土

6、层，掺入添加剂改变其性状：如当地下水或土样的PH值小于4时，可在固化剂中掺入水泥重量5%的石灰，可使水泥周围的环境变成碱性，将大大利于水泥水化反应的进行（三）各种设计参数确定的原则（1）桩长：若持力层不深，到达持力层。（2）桩径：处理深度小于12m，一般取500mm；处理深度12～18m，一般取600mm；处理深度于18m，一般取700mm。（3）桩间距：等间距，不等间距。（4）布置形式：三角形，矩形。（5）上下桩径比钉形水泥土双向搅拌桩的下部桩径不8宜小于500mm，上、下桩径比（D/d）宜在1.8～2.4之间，桩径大时取小值。也可由下式确定：扩大头高度：对称边载效应系数：（四）单

7、桩承载力计算（1）刺入性破坏模式如果桩身强度满足：并且：单桩极限承载力应由下式确定:（2）扩大头“翼缘”下部桩体屈服破坏模式如果桩身强度满足：并且：单桩极限承载力应由下式确定:综合上述两种破坏模式，变截面水泥土双向搅拌桩单桩极限承载力可采用下式计算：钉形水泥土双向搅拌桩复合地基极限承载力可采用下式计算：在上面的式子中，各符号含义可参见《钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程》。五、工程实例分析（一）工程概况8金昌路地处杭州市拱墅区北部康桥镇内，呈NEE走向，